НОВОСТИ В УКРАИНЕ
Спустя 40 лет после аварии на Чернобыльской атомной электростанции радиоактивные частицы, оставшиеся в окружающей среде, продолжают удивлять ученых. Исследование показало, что их внутренняя кристаллическая структура сохранилась дольше, чем ожидали ученые. Это может иметь значение для понимания того, как радиоактивные материалы ведут себя в окружающей среде, пишет ScienceDaily.
Как отмечает издание, спустя четыре десятилетия после ядерной катастрофы микроскопические радиоактивные частицы до сих пор рассеяны в почве прилегающих территорий. Взрывы, разрушившие реактор, выбросили огромное количество обломков, оставив после себя загрязнение, которое и по сей день представляет серьезную угрозу для здоровья: частицы размером 8–50 микрометров остаются очень радиоактивными, а для посещения заражённых территорий до сих пор требуется защитная одежда.
Теперь учёные более подробно исследовали эти крошечные остатки и обнаружили неожиданный факт: некоторые из них сохранили значительную часть своей первоначальной внутренней структуры, несмотря на десятилетия воздействия окружающей среды. Результаты их исследования были опубликованы в Journal of Hazardous Materials.
«Существует три класса этих частиц. Во-первых, есть частицы, которые по химическим и физическим свойствам до сих пор очень похожи на ядерное топливо – диоксид урана. Далее есть частицы, которые частично или полностью покрыты слоем циркония или полностью сплавлены с ним», – пояснил физик и докторант Ганноверского университета имени Лейбница Тобиас Вайссенборн.
Вторая категория, по его словам, образовалась при чрезвычайно высоких температурах, возникших внутри реактора. Когда ядерное топливо расплавилось, оно смешалось с цирконием, который является чрезвычайно стойким металлом и используется во внешнем защитном слое топливных элементов.
«Третий тип частиц образовался, когда загорелся графитовый замедлитель», – говорит Вайссенборн.
В нормальных условиях эксплуатации графитовый замедлитель замедляет быстрые нейтроны, помогая поддерживать цепную ядерную реакцию. Однако во время катастрофы графит загорелся и продолжал гореть в течение десяти дней, в результате чего топливо окислилось, образовав различные оксиды урана, в частности U₃O₈, утверждает ученый.
В отличие от более стабильных материалов, этот оксид урана механически хрупок и может легко распадаться на микроскопические фрагменты. Ветер способен разносить эти радиоактивные частицы по окружающей среде, а их вдыхание представляет серьезную угрозу для здоровья.
Ученые исследовали радиоактивную пыль с беспрецедентной детализацией
Несмотря на десятилетия исследований, они до сих пор не до конца понимают, почему радиоактивные частицы из Чернобыля разрушаются с разной скоростью. В процессе выветривания этих материалов могут образовываться различные формы оксида урана, из-за чего трудно предсказать их поведение в долгосрочной перспективе.
Для изучения этих изменений требуется чрезвычайно точное оборудование, в частности метод рентгеновской дифракции с использованием синхротронного излучения. Эта методика позволяет определить расположение атомов внутри кристаллических материалов, пишет издание.
Кристаллограф из Центра Гельмгольца в Дрездене-Россендорфе (HZDR), доктор Кристоф Хеннинг впервые успешно провел структурный анализ радиоактивных фрагментов такого типа на экспериментальной станции Россендорф в Гренобле.
Работая совместно с Вайссенборном, Хеннинг проанализировал шесть частиц, собранных в Чернобыльском регионе. Определив различные кристаллические фазы внутри них, исследователи получили информацию, которая может помочь выяснить, с какой скоростью радиоактивные вещества попадают в окружающую среду.
«Мои коллеги из Ганновера и я использовали различные методы, чтобы отделить частицы от образцов украинской почвы и закрепить их на вольфрамовых электродах», – пояснил Вайссенборн.
Поскольку образцы были очень радиоактивными, перед транспортировкой в Гренобль их поместили в несколько защитных оболочек. Исследователи использовали рентгеновскую дифракцию, чтобы изучить внутреннюю структуру частиц, измеряя, как рассеивается рентгеновское излучение при прохождении через материал.
«Сначала нам нужно было выяснить, как именно исследовать структуру частиц. В итоге мы полностью вращали частицы в рентгеновском пучке, сфокусированном до 100 микрометров – примерно такой толщины, как человеческий волос. Мы измерили каждую частицу под 2000 различными углами, чтобы непрерывно зафиксировать все дифракционные отражения», – говорит Хеннинг.
Благодаря этим измерениям учёные смогли различить различные фазы оксидов урана внутри радиоактивных фрагментов и выявить детали, которые ранее были недоступны для исследования.
Неожиданное открытие о радиоактивных выбросах
Результаты оказались неожиданными. Несмотря на то, что в течение четырёх десятилетий частицы находились в окружающей среде, ядерное топливо внутри всех шести исследованных образцов сохранило значительную часть своей первоначальной кристаллической структуры.
По мнению учёных, это свидетельствует о том, что по крайней мере часть радиоактивных обломков, образовавшихся в результате Чернобыльской катастрофы, химически более стабильна, чем ранее полагали исследователи.
Как говорится в статье, такая стабильность может иметь важные последствия для окружающей среды. Вместо того чтобы быстро высвобождать радиоактивные вещества, частицы, по-видимому, способны удерживать внутри своей структуры продукты деления ядер. Если такое поведение характерно для значительно большего количества частиц, это может помочь ограничить распространение радиоактивных загрязнителей в окружающую почву и воду.
Однако исследователи подчеркивают, что их результаты не следует трактовать как доказательство того, что радиоактивное загрязнение Чернобыля становится безвредным.
«Тем не менее каждая отдельная частица имеет собственную структуру. А в нашем эксперименте мы исследовали лишь шесть таких частиц из двух разных мест», – предупредил Вайссенборн.
Относительно небольшое количество образцов означает, что результаты пока не позволяют установить, как ведут себя радиоактивные частицы на всей загрязненной территории. Чтобы глубже понять их стабильность, ученым необходимо исследовать гораздо больше частиц, собранных в значительно более широком диапазоне мест.
Почему радиоактивное наследие Чернобыля непредсказуемо
Даже при наличии значительно большего объема данных предсказать долгосрочные опасности, связанные с радиоактивными обломками Чернобыля, будет сложно. Отдельные частицы могут различаться по составу, структуре и устойчивости к воздействию окружающей среды. Это потенциально влияет на то, когда именно они будут выделять радиоактивные вещества, пишут авторы.
«И даже если бы в какой-то момент мы получили усредненные показатели, всё равно не смогли бы сделать универсальные выводы относительно рисков для здоровья людей в этом регионе. Ведь даже если частицы будут распадаться в основном одинаково, всегда найдутся исключения – более устойчивые частицы, которые будут выделять радионуклиды позже», – предупредил Вайссенборн.
Такие устойчивые частицы могут продолжать высвобождать радиоактивные вещества еще долго после того, как остальные остатки уже распадутся. Это затрудняет оценку будущего загрязнения и рисков для здоровья, считают ученые.
Поэтому, как отмечается, новые результаты исследования не свидетельствуют о том, что ограничения в Чернобыльской зоне отчуждения можно будет отменить в ближайшее время.
Исследования долгосрочных последствий катастрофы продолжаются. Вайссенборн и Хеннинг уже проводят дополнительные эксперименты, сосредоточенные на фазах трансурановых элементов с высокой радиоактивностью, содержащихся в оставшихся обломках. Их работа может помочь лучше понять, как ядерные материалы Чернобыля изменяются со временем и как долго могут сохраняться их последствия для окружающей среды.
Как писал УНИАН, в Чернобыле количество оленей сократилось в полтора раза. По мнению ученых радиационно-экологического биосферного заповедника, причиной может быть сокращение кормовой базы. К проблеме распространения куничника, который изменяет привычный растительный покров, добавилась ещё одна угроза – золотушник. В частности, в западной части заповедника это растение буквально захватывает новые территории. И хотя на первый взгляд всё вокруг зелёное, это не означает, что животным хватает пищи. Дело в том, что чужеродные виды вытесняют естественную растительность, изменяют видовой состав сообществ, а бывшие луга и перелоги постепенно превращаются в своеобразную зеленую пустыню – территорию, где много зелени, а полноценного корма становится все меньше.
